靶向抑制髓核细胞中异常R-Loops诱导的cGAS/STING信号通路延缓细胞衰老和椎间盘退变

本研究针对椎间盘退变(IVDD)这一全球性健康难题，创新性地发现髓核细胞(NPCs)中异常积累的三链核酸结构R-Loops通过激活cGAS/STING通路诱发细胞衰老。研究人员构建了靶向ERCC5的纳米递送系统CTP-PEG-PAMAM，通过调控R-Loops状态显著延缓IVDD进展。该成果为开发精准治疗策略提供了新靶点，发表于《Journal of Nanobiotechnology》。

　　

慢性腰痛已成为困扰全球80%人口的重大健康问题，其首要病因——椎间盘退变(IVDD)的病理机制尚未完全阐明。传统治疗手段仅能缓解症状，无法逆转退变进程。随着人口老龄化加剧，探索IVDD的核心发病机制并开发针对性治疗策略迫在眉睫。近期，海军军医大学长征医院骨科团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表的研究，揭示了异常R-Loops通过cGAS/STING通路驱动髓核细胞衰老的新机制，并开发出具有临床应用潜力的靶向治疗系统。

研究采用单细胞RNA测序(scRNA-seq)、加权基因共表达网络分析(WGCNA)和蛋白质相互作用网络构建等关键技术，结合人源椎间盘组织样本队列（15例手术患者）和大鼠穿刺模型。通过建立R-Loop评分模型，系统评估了不同退化阶段髓核细胞的分子特征。

NPC衰老伴随DNA损伤和cGAS-STING轴激活

整合分析56例人椎间盘单细胞数据发现，退化髓核细胞中衰老标志物p16^INK4a和DNA损伤标记γH₂AX显著升高。氧化应激模型证实H₂O₂处理可剂量依赖性诱导大鼠原代NPCs衰老，中性彗星实验显示DNA损伤程度与退化严重度正相关。

R-Loop评分揭示促衰老作用

通过1185个R-Loop调控基因构建的评分模型显示，退化髓核细胞中R-Loop水平异常升高，伴随G1期阻滞和增殖相关基因（如CDK1、TOP2A）下调。功能富集分析提示R-Loops通过ROS代谢和DNA修复途径影响细胞周期进程。

RNase H1改善R-Loop稳态

过表达R-Loop分解酶RNase H1可显著减少S9.6抗体标记的RNA-DNA杂交体，降低线粒体DNA（dsDNA）胞质泄漏，抑制STING-TBK1/IRF3通路激活。该干预使衰老相关分泌表型(SASP)因子IL-1β/IL-6表达降低50%以上。

ERCC5作为关键调控靶点

通过批量RNA测序和PPI网络分析锁定ERCC5/XPG为R-Loop核心调控因子。沉默Ercc5较Ercc6更能有效减少R-Loop积累（降低68%），恢复细胞外基质(ECM)成分Aggrecan表达，其机制与抑制cGAS/STING介导的炎症反应密切相关。

纳米递送系统验证治疗潜力

设计的胶原II靶向肽(CTP)修饰纳米颗粒CTP-PEG-PAMAM-siErcc5，在N/P比16:1时实现80%基因沉默效率。大鼠穿刺模型显示，该体系可特异性富集于髓核组织长达7天，通过MRI和组织学证实能显著保留椎间盘高度和蛋白聚糖含量，组织学评分改善2.5倍。

这项研究首次阐明ERCC5-R-Loop-cGAS/STING轴在IVDD中的核心作用：异常R-Loops引起DNA损伤→线粒体DNA泄漏→cGAS感知胞质DNA→激活STING-TBK1-IRF3通路→触发细胞衰老级联反应。所开发的靶向纳米平台为临床转化提供了新工具，其创新性体现在：①首次将R-Loop稳态调控引入IVDD治疗领域；②设计的CTP修饰系统实现髓核特异性递送；③证实表观遗传调控可逆转退变进程。该成果为开发精准化、微创化椎间盘修复策略奠定了理论基础。